Page 106 - 《精细化工》2020年第5期

·956· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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等 通过原位聚合成功地合成了具有低 VOC 含量和 丙酮，分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司；4A 分
高粘合性能的纳米 SiO 2 改性水性聚氨酯（WPU）粘 子筛，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司。
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合剂；HAN 等 通过接枝过程的最佳原位聚合制备 TENSOR27 型 FTIR 光谱仪，瑞士 Bruker 公司；
了一系列的纳米 SiO 2 改性水性聚氨酯。但是改性水 NDJ-1 型旋转黏度仪，上海天平仪器厂；Zetasizer
性聚氨酯的力学性能、耐水性和耐酸碱性等均不突 Nano ZS90 型粒度分析仪，美国 Malvern 公司；Auke
出，应用范围受到了很大限制。采用改性水性聚脲 LXJ-ⅡB 型离心机，上海安亭科学仪器厂；OCAH200
则可以很好地克服这些缺点，因为聚脲分子中含有 型接触角测试仪，德国 DataPhysics 仪器有限公司；
大量脲键，脲键是对称结构，内聚能比较大，脲键 SDL201 型万能拉力试验机，深圳新三思材料公司；
的强度远远超过氨酯键并且更加稳定，因此可以很 etaPALS 型 Zeta 电位分析仪，美国 Brookhaven 公司；
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好地提高材料的各项性能 ，但是，目前鲜见纳米 QHQ 型铅笔硬度仪、QCJ 型漆膜冲击器，天津精科
材料试验机厂；TGA/ SDTA851e 型热分析仪，瑞士
SiO 2 改性水性聚脲的报道。本文采用无机纳米 SiO 2
对聚脲进行改性，聚脲反应活性比较大，反应过程 Mettler Toledo 公司；JEM-2100 型透射电子显微镜，
日本日立公司。
中无需加入催化剂，反应绿色环保。
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本文采用溶胶-凝胶法 将纳米 SiO 2 引入到水 1.2 纳米 SiO 2 改性水性聚脲的制备
在装有温度计、搅拌棒、回流冷凝管的四口烧
性聚脲分子中，用硅烷偶联剂 KH550 改善纳米 SiO 2
瓶中先通 10 min 的 N 2 ，然后向四口烧瓶中依次加
与水性聚脲的交联密度，通过溶胶-凝胶过程制备纳
入 13.89 g（0.0625 mol）经脱水处理的 IPDI 和 25.00 g
米 SiO 2 改性水性聚脲乳液，进一步制备纳米 SiO 2
（0.0125 mol）经脱水处理的 D-2000，将油浴升温
改性水性聚脲涂膜。对聚合物结构与性能采用
至 40 ℃反应；采用正丁胺-丙酮滴定法测定—NCO
FTIR、TEM、SEM、TGA 进行了表征与测试，以期
含量，当—NCO 含量下降到理论值时升温至 90 ℃，
为水性聚脲的应用提供理论支持。
称取 2.57 g（0.0192 mol）DMPA 加入到四口烧瓶中，
1 实验部分 匀速搅拌反应 2 h，得到端—NCO 的聚脲预聚体；温
度下降到 40 ℃时，加入 0.02 mol（1340 μL）的小分
1.1 试剂与仪器 子扩链剂 EDA，反应 1 h 后检测—NCO 含量，待—NCO
纳米 SiO 2 (10 nm)，德固赛化学(上海)有限公司； 含量达到理论值，继续加入 0.0064 mol（1495 μL）的
3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、N-甲基吡咯烷酮 硅烷偶联剂 KH550 反应 1 h；接着加入 0.0192 mol
(NMP)，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公 （2665 μL）的三乙胺（TEA），继续反应 1 h；最后
司；端氨基聚醚（D-2000，M n =2000，化学纯）、乙 加入 117 mL 去离子水以及按照乳液质量的 1%~3%
二胺（EDA，分析纯），巴斯夫股份有限公司；异佛 添加的水溶性 SiO 2 至相反转，高速搅拌 1 h。通过
尔酮二异氰酸酯（IPDI，M n =222.29），分析纯，德 溶胶-凝胶过程将纳米 SiO 2 接入到水性聚脲中，旋蒸
国拜耳股份有限公司；2,2-双羟甲基丙酸（DMPA）、 去除溶剂，待气泡消失，最终可得纳米 SiO 2 改性水
三乙胺(TEA)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司； 性聚脲乳液，固含量为 30%。合成路线如下：